CN1177747A - 自动跟踪照明设备、照明控制器和跟踪设备 - Google Patents

Abstract

自动跟踪照明设备包括,设在天花板表面可沿水平和垂直方向转动的点光源,水平和垂直驱动装置改变点光源的水平垂直角。CCD摄像机拍摄照明空间中被照明目标的图象。图像鉴别部件处理来自摄像机的图象鉴别被照明目标确定其坐标。坐标计算部件根据被照明目标的移动量计算点光源的移动量。可移动控制部件将坐标计算部件的计算结果转换成水平和垂直驱动装置的驱动信号,将驱动信号输出给水平和垂直驱动装置,沿需要的方向转动点光源。

Description

自动跟踪照明设备、照明控制器和跟踪设备

本发明涉及在诸如宴会厅、大厅或舞台等场所中可自动地跟踪表演者或空中其它物体、并对其散光照明的自动跟踪照明设备、照明控制器和跟踪设备。

通常，作为用于自动跟踪被照明的移动目标例如人并对其散光照明的自动跟踪照明设备，日本已公开专利SOH 6433803中公开了一种这样的照明设备。其中，被照明的目标人携带一个超声波或无线电波的发射器，它在具有15m×7.5m面积的照明区的天花板表面上设有二十个接收传感器，确定该发射器、即从来自接收传感器的接收信号确定携带该发射器人的位置，和使灯具的照射方向自动跟踪该人。

在具有上述结构的自动跟踪照明设备中，为了准确地确定发射器的位置，需在照明区的天花板表面设置若干接收器并理清使设备的可使用性变差的该照明区内接收器之间的位置关系。

同时如通常所知的，照明控制器是控制灯具的方向的，该灯具用于对在舞台上移动的人或其它物体散光照明、并使照明位置随作为目标被照明的人的移动而跟踪被照明人的位置。

在传统的照明控制器件有一个使操作者位于被照明区附近(即，使操作者位于可至少直视该照明位置的地方)的结构，通过得到的所需被照明区的直视、用远距控制器等操作照明，并继续操作使目标照明位置和灯具的照明位置相互吻合。

在另一种传统照明控制器中具有一种结构，在该结构中，一个摄相机被固定在灯具的光体截面以使灯具的照明方向与摄相机的拍摄方向彼此平行，操作者继续操作结果不用借助所需被照明区的直视，而是借助设在显示图像的显示装置的触摸板等通过摄相机观察被摄图像、而使目标照明位置与灯具的照明位置相互吻合。

在又一种传统照明控制器中具有一种结构，在该结构中，一个拍摄方向固定的摄相机设置在灯具附近，当用该摄相机观察被摄图像、且操作者输入一个目标照明位置时，照明方向从当前的照明位置移到指定的目标照明位置。

不过，在上述照明控制器中的用远距控制器操作的照明控制器中，操作者必须位于需照明区的附近、且在照明位置到达目标照明位置之前、在观察照明位置的同时连续地操作。这种结构存在一个问题，即操作者需具有一定的技术，且工作负担均加给了操作者。

在具有将摄相机固定到灯具的光体截面以使灯具的照明方向与摄相机的拍摄方向相互平行、且通过该摄相机根据被摄图像控制该照明方向的结构的照明控制器中，操作者不必位于所需被照明区的附近，但是在照明位置到达目标照明位置之前，操作者必须与上述情况相似地连续进行操作。这种结构存在的问题是工作负担均加给了操作者。

在利用摄影方向被固定的摄相机的图像来控制照明方向的照明控制器中，在照明位置到达目标照明位置之前、一旦输入目标照明位置、操作者就不需连续操作，但是在实施控制前必须输入点光源、照相机等的安装位置。因此必须测量这些安装位置，这样引起的问题是使大量工作必须用于初始设定。

另外，近年来，用于跟踪被跟踪物体的跟踪设备借助TV摄相机自动地拍摄新娘或其它物体的图像，并根据在诸如婚礼大厅和旅馆的宴会厅中物体的移动自动地对物体进行散光照明。这种跟踪设备大体分成两类，一类跟踪不确定的物体，另一类跟踪确定的物体。

该前类设备事先将显示在显示拍摄装置拍摄的图象的显示屏上的被跟踪物体的特征(例如，颜色和形状)存储，并通过检测连续输入的图像来检测与上述物体特征最相似的位置。其具体方法即所谓的样板匹配。样板匹配是存储包括作为样板的被跟踪物体的区的图像数据，把连续输入的图像分成与样板大小相同的块，计算每个象素的样板与每个块间差值的绝对值，累加该绝对值并选取与被跟踪物体位置相比具有最小该累加值的块的位置。

该后类设备通过用位置检测传感器检测附加在被跟踪物体上的红外光发射器的信号、彩色图或反射带等或用所谓数字化方法选取这些信号而检测被跟踪物体的位置。

例如，日本已公开专利HEI 6-260002公开了一种结构，该结构用安装在点光源主体上的位置检测传感器的光接收元件接收来自被跟踪物体携带的红外光发射器的红外光而测定被跟踪物体的位置、并控制点光源的照明方向。另外，日本公开专利HEI 5-46041公开了一种结构，该结构在将反射带等反射标记附加在该物体上之后，通过数字化来自拍摄装置的图像、选取亮度点而测定被跟踪物体的位置。

根据已有技术的使用样板匹配的跟踪设备，可测出相应位于同一座标的样板和块的象素值之间的差值。因此，当被跟踪物体的形状改变时(例如，被跟踪物体是一个人)，与正确位置间差值的绝对值的累加值会有害的增长，这样有时会导致对被跟踪物体的跟踪失败。此外，在具有若干外形与被跟踪物体相似的物体存在的环境中，易出现跟踪精度下降的问题。

为了解决样板匹配的这些问题，提出了一种用于选取被跟踪物体的彩色信息并具有例如一个作为频率曲线的特征值的方法。这种的方法特征是，该频率曲线不取决于形状，彩色信息对照明变化等具有相应的公差。但是当被跟踪物体与照明之间的距离和角度在跟踪过程中变化时、彩色信息变化，因此，存储的彩色信息不能被选取以致引起跟踪困难。

另一方面，当以人看不见的红外光作信号标记而使用红外光发射器时，利用测定标记位置的跟踪方法的特征是可以增加输出功率，且当红外光能被稳定接收时，可进行稳定地跟踪。不过，存在的问题是靠被跟踪物体本身或其它物体产生的标记有时是看不见的，因此必须将若干标记(红外光发射器)附加到被跟踪的物体以防发生该问题。另外，基于某种使用环境，即存在的是具有诸如距离测量设备的红外组件的光源或摄相机的卤灯而不是红外光发射器，当来自非红外光发射器的红外光进行有害跟踪时，将导致被跟踪物体的跟踪失败。

再有，当用反射带等作为反射标记时，在因其它反射物体的存在而在照明区出现多个亮点的情况下，仅用亮度二进制数据确定物体位置的方法对被跟踪物体误鉴别的可能性变大，同时该方法变得缺乏实用性。

本发明是鉴于上述问题提出的，本发明的一个目的是提出一个改善了可操作性的自动跟踪照明设备。

另外，本发明已针对前述问题进行了改进，本发明的另一个目的是提出一个可使操作者不需位于照明位置附近通过在显示装置上观察照明位置而确定目标照明位置、和通过指定以前的目标照明位置而将照明位置移入目标照明位置的照明控制器，因此减轻了操作者的负担、取消了输入灯具、摄相机等的安装位置的需要、且在初始设定时基本没有工作量。

另外，本发明已针对前述问题进行了改进，本发明的又一个目的是提供一个可以高精度稳定地跟踪被跟踪物体的跟踪设备。

为了实现上述目的和解决上述问题，本发明的第一方面包括：一个有方向性的照明装置；一个改变该照明装置的照明方向的驱动装置；一个图像拍摄装置，在与照明方向一起变化其图像拍摄方向时，用于在与照明方向相同的方向拍摄图像。一个图像鉴别装置，用于根据该图像拍摄装置的图像、鉴别被照明的目标，并确定被照明目标的座标；一个计算装置，用于从图像鉴别装置中被照明目标的移动量计算沿照明方向的移动量；和一个控制装置，用于依据计算装置的计算结果控制驱动装置的驱动。因此，这种设备也适用于既无发射器也无类似装置的被照明目标。另外，也不需在天花板表面设置若干接受器或类似装置、从而改善了可操作性。同时，在初始设定阶段，照明装置的照明方向能可视地与图像鉴别装置的被照明目标的座标吻合。

本发明的第二个方面包括：一个有方向性的照明装置；一个用于改变该照明装置的照明方向的驱动装置；一个设置在照明空间内以便能拍摄照明装置的照明空间内的一个图像的图像拍摄装置；一个图像鉴别装置，用于从该图像拍摄装置的图像、鉴别被照明的目标，并确定被照明目标的座标；一个计算装置，用于从图像鉴别装置中被照明目标的座标以及在照明空间中、照明装置和拍摄装置之间的位置关系，计算沿照明方向的移动量；和一个控制装置，用于依据计算装置的计算结果控制驱动装置的驱动。因比，这种设备也可适用于例如照明方向经一反射镜的反射而改变的灯具，且该设备能控制多个照明装置。

本发明的第三个方面包括：一个有方向性的照明装置；一个用于改变照明装置的照明方向的第一驱动装置；一个设置在照明空间内以便能拍摄照明装置的照明空间内的一个图像的图像拍摄装置；一个用于改变图像拍摄装置的图像拍摄方向的第二驱动装置；一个用于储存图像拍摄装置的图像拍摄方向的储存装置；一个图像鉴别装置，用于从该图像拍摄装置的图像、鉴别被照明的目标，并确定被照明目标的座标；一个第二计算装置，用于从图像鉴别装置中的被照明目标的移动量计算第二驱动装置的移动量；一个第一计算装置，用于从第二计算装置的计算结果、照明空间内该图像拍摄装置与照明装置间的位置关系以及储存在储存装置中的图像拍摄装置的图像拍摄方向计算照明装置沿照明方向的移动量；一个第一控制装置，用于根据第一计算装置的计算结果控制第一驱动装置的驱动；和一个第二控制装置，用于根据第二计算装置的计算结果控制第二驱动装置的驱动。因此，拍摄装置可使用不具广角的镜头，这样可使位于远处的被照明目标的图像被清楚地拍摄、用便于图像鉴别操作。

基于本发明第三方面，本发明的第四方面包括：多个图像拍摄装置，因此，第二计算装置从该多个图像拍摄装置的图像拍摄方向计算在照明空间内被照明的目标的三维座标。这样，即使照明空间的底面不平时，被照明的目标也可被准确地拍摄。

为了解决前述的问题，根据本发明的第五方面提出一个照明控制器，包括：一个从光源发光的灯具；一个用于使该灯具绕一个轴转动的驱动部件；一个可绕轴转动的图像拍摄装置，用于在图像拍摄区拍摄图像及输出图像；一个显示该图像的显示装置；和一个用于指示在显示装置上显示的显示图像的点的输入装置。该照明控制器包括一个转动量计算部件，用于针对来自被输入装置指示的显示图像上的位置与该显示图像原点位置间相对距离的指示点的散光照明、计算该灯具的转动量；而后根据该转动量、驱动部件转动该灯具。

另外，根据本发明的第六个方面提出一个照明控制器，该控制器包括：一个从光源发光的灯具；一个使灯具绕平面轴和倾斜轴转动的驱动部件；一个可绕轴转动的图像拍摄装置，用于在图像拍摄区内拍摄图像和输出图像；一个显示该图像的显示装置；和一个指示显示在该显示装置上的被显示图像上的点的输入装置，该照明控制器含有一个转动量计算部件，针对沿水平方向来自被输入装置指示的显示图像上的位置与该显示图像原点位置间相对距离的指示点的散光照明、计算该灯具绕平面轴转动的量；和针对沿垂直方向来自被输入装置指示的显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间相对距离的指示点的散光照明、计算该灯具绕倾斜轴转动的量，而后驱动部件根据计算的转动量转动该灯具。

另外，根据本发明的第七方面，所述的图像拍摄装置以平行于灯具发射光轴的形式被安装到该灯具上，并与该灯具一块转动。

而且，根据本发明的第八方面，所说的转动量计算部件以确定的比例常数倍增由输入装置指示的显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间的相对距离，以便计算形成在图像拍摄装置形成的投影平面上两点间的相对距离，进而根据该投影平面上的相对距离和该图像拍摄装置的焦距计算该图像拍摄装置的转动量，并计算该灯具的转动量。

另外，根据本发明的第九方面，一个常数计算部件通过基于转动之前显示图像上照明空间的确定点的位置与转动之后显示图像上确定点的位置之间的相对距离的一个确定的转动量，通过转动该图像拍摄装置以计算该常数比例并提供该确定的转动量。

另外，根据本发明的第十方面，提供一个用来改变该图像拍摄装置焦距的焦距改变装置，并根据被改变的焦距设定多个比例常数。

此外，根据本发明的第十一方面，在显示图像上的照明区转动之后，操作者用输入装置将确定点的位置输入。

另外，根据本发明的第十二方面，包括：一个图像选取装置，用于在显示图像上的照明区从该显示图像转动之前、选取包含确定点位置的确定区内的一个图像；检索装置，用于在该转动之后，在从该显示图像选取的确定区中检索近似该图像的一个区；和一个转动后位置计算装置，用于在显示图像上的照明空间从该显示图像上检索区的位置转动之后、计算该确定点的位置。

为了实现前述目的，根据本发明的第十三方面提供一个跟踪设备，该设备包括：一个在确定区内拍摄图像的图像拍摄装置；一个标记检测装置，用于根据该图像拍摄装置发出的第一视频信号检测附加在被跟踪物体上的标记；一个跟踪物体设定装置，用于在来自该图像拍摄装置的第二视频信号中设定一个包含被跟踪物体的区作为跟踪物体区；一个特征值储存装置，用于储存由跟踪物体设定装置设定的跟踪物体区的特征值；一个物体选取装置，计算因来自该图像拍摄装置的第二视频信号而储存于特征值储存装置中的被跟踪物体特征值的相似性、并基于计算结果得到一个被跟踪物体的存在位置；和一个位置检测装置，用于检测由该标记检测装置和/或该物体选取装置连续输入的视频信号中的被跟踪物体的位置。在标记可被检测的情况下，即使被跟踪物体的形状或颜色发生变化，该物体也能被稳定地跟踪。在标记不能被检测的情况下，使用被跟踪物体的颜色、形状等特征值对该物体进行跟踪。因此，可确保对被跟踪物体的连续高精度跟踪。

另外，在本发明第十三方面的基础上根据本发明的第十四方面，用红外光发射器设置标记、且该红外光发射器与视频信号同步发射。使用这种结构，标记能不受来自非该红外光发射器的红外光的影响而被稳定地选取，因此被跟踪物体能够被高精度地跟踪。

另外，在本发明第十三方面的基础上，根据本发明的第十五方面，当标记检测装置不能检测该标记时，位置检测装置使用该物体选取装置。用这种结构，当该标记被检测时不需执行费时的物体选取，因此，被跟踪物体的位置可被高速检测。

另外，在本发明第十三方面的基础上，根据本发明的第十六方面，当标记检测装置检测多个设置的标记时，位置检测装置使用该物体选取装置。用这种结构，当只检测一个标记时，不需执行费时的物体选取。因此，当存在多个设置的标记时，被跟踪物体的位置可被高速检测，且执行物体选取可改善跟踪可靠性。

另外，在本发明第十三方面的基础上，根据本发明的第十七方面，位置检测装置借助标记检测装置利用设置的被检测标记的位置得到被跟踪物体的位置，并输出物体选取装置的结果。这样可提高跟踪可靠性。

而且，在本发明第十三方面的基础上，根据本发明的第十八方面，设置一个特征值校正装置，用以根据由位置检测装置检测的被跟踪物体的位置、校正储存在特征值储存装置中的特征值。这样，能改善跟踪可靠性。

另外，在本发明第十三至十八方面中任一个的基础上，根据本发明的第十九方面，设置一个调节图像拍摄装置的拍摄方面的图像拍摄方向调节装置，该调节装置根据位置检测装置的输出调节图像拍摄装置的图像拍摄方向。这样，被跟踪物体可在宽范围内被跟踪。

另外，在本发明第十三至第十九方面中任何一个方面的基础上，根据本发明的第二十方面，与图像拍摄装置分开安装的照明设备具有方向性并可改变其照明方向，以及装有一个基于位置检测装置检测的被跟踪物体的位置来控制该照明设备照明方向的照明控制装置、以便该照明设备对被跟踪物体散光照明。由此，可对被跟踪物体高精度跟踪和稳定的散光照明。

附图说明。

图1是表示第一实施例的自动跟踪照明设备的示意图；

图2是表示上述自动跟踪照明设备外观的透视图；

图3是表示上述设备的CCD摄相机图像拍摄平面与实际照明空间之间关系的视图；

图4是表示上述CCD摄相机图像拍摄平面与实际照明空间之间关系的细部图；

图5是表示第二实施例的自动跟踪照明设备的示意图；

图6是表示上述自动跟踪照明设备和被照明目标之间位置关系的侧视图；

图7是表示上述CCD摄相机的图像拍摄平面的视图；

图8是表示上述设备的点光源与被照明目标之间的位置关系的平面图；

图9是表示上述点光源与被照明目标之间位置关系的侧视图；

图10是表示上述点光源在底平面上的投影图；

图11是表示第三实施例的自动跟踪照明设备的示意图；

图12是表示上述自动跟踪照明设备与被照明目标之间位置关系的侧视图；

图13是上述自动跟踪照明设备在底平面上的投影图；

图14是表示第四实施例的自动跟踪照明设备的示意图；

图15是上述设备的CCD摄相机在底平面上的投影图；

图16是表示上述CCD摄相机与被照明目标之间位置关系的侧视图；

图17是表示样板匹配方法基本程序实例的流程图；

图18是表示本发明照明控制器第五实施例结构的示意图；

图19是灯具、图像拍摄装置和驱动部件的透视图；

图20是表示显示装置和显示图像的前视图；

图21是表示照明空间和投影平面之间关系的示意图；

图22是表示投影平面与显示图像之间关系的示意图；

图23是用于说明比例常数的设定方法的显示图像的前视图；

图24是说明本发明照明控制器第六实施例结构的示意图；

图25是说明显示装置和显示图像的前视图；

图26是说明本发明照明控制器第七实施例结构的示意图；

图27是在显示图像上转动灯具后，在照明空间获得确定点位置的计算方法的显示图像的前视图；

图28是说明本发明照明控制器第八实施例结构的示意图；

图29是表示第九实施例的方框图；

图30上述实施例操作的说明图；

图31上述实施例基本部件操作的说明图；

图32是表示第十实施例基本部件的框图；

图33是说明上述实施例操作的图；

图34是说明上述实施例操作的图；

图35是第十一实施例操作的说明图；

图36是第十二实施例操作的说明图；

图37是第十三实施例操作的说明图；

图38是第十四实施例操作的说明图；

图39是上述实施例操作的说明图；

图40是第十五实施例的框图；

图41是上述实施例操作的说明图；

图42是第十六实施例的框图；

图43是上述实施例操作的说明图；

图44是上述实施例操作的说明图。

下面结合附图说明本发明。

(第一实施例)

如图1和2所示，本实施例的自动跟踪照明设备包括：一个设置在天花板平面13上用作照明装置的点光源1，用于跟踪在照明空间9中被照明的目标8；一个在水平方向和垂直方向转动地支撑点光源1的支架2；一个以在水平方向转动该支架2而改变点光源1照明方向水平角(PAN)的水平驱动装置3a；一个以在垂直方向转动点光源1而改变点光源1照明方向垂直角(TILT)的垂直驱动装置3b；一个设置在点光源1旁边，用作图像拍摄装置且在与点光源1照明方向相同方向拍摄图像的小型CCD摄相机4；一个用作图像鉴别装置的图像鉴别部件5，用于从图像拍摄装置的图像鉴别例如一个人的被照明目标8，并确定被照明目标8的座标；一个用作计算装置的座标计算部件6，用于从图像鉴别部件5中被照明目标8座标的移动量计算点光源1在照明方向上的移动量；和一个用作控制装置的可动控制部件7，用于将来自座标计算部件6的计算结果转变成水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的电机的驱动信号、并将该信号输出给水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b。

下面参考图3和4说明该自动跟踪照明设备的操作。假设CCD摄相机4的图像拍摄平面42有一个指向X方向内的水平角和一个指向Y方向内的垂直角。在本实施例中，为简化说明起见，仅介绍X方向。

首先，图像鉴别部件5借助样板匹配、颜色匹配等现有图像处理技术处理来自CCD摄相机的图像。

图17是说明传统样板匹配方法的基本程序实例的流程图。图像鉴别部件5例发根据该流程图用样板匹配进行图像处理。图像鉴别部件5用A/D转化程序(步1)将从CCD摄相机输入的视频信号转变成数字信号，然后从得到的图像选取预定的特征值(样板)(步2)。之后，图像鉴别部件5将选取的特征值与预先储存的物体特征值(标准样板)比较，并计算它们之间的相似性(步3)。当得到的相似性超过规定值时，该物体的座标被确定(步4)。

图像鉴别部件5通过这样一种程序识别被摄物体(被照明目标8)的图样检测被照明目标8在CCD摄相机4的图像拍摄平面4₂内从图像拍摄平面4₂中心的位移。

其次，座标计算部件6通过被照明目标8从图像拍摄平面4₂中心的位移计算在点光源1的照明方向上的移动量。当点光源1的当前照明方向(图3和4中方向A)处在CCD摄相机4的图像拍摄平面4₂的近似中心时，被照明目标8从图像拍摄平面4₂中心的位移设定为n_x。为使点光源1的照明方向与被照明物体8吻合，需在水平方向的θ_p的角移动量移动点光源1。假设CCD摄像机4的镜头4₁的焦距为f，则点光源1在水平方向的移动角量θ_P变为

θ_P＝tan^-1(n_x/f)类似地，在垂直方向，用相似的方法可得到点光源1在照明方向上的移动角量。

另外，可动控制部件7将座标计算部件6的计算结果转变成水平驱动装置3a的驱动信号，并把该信号送到水平驱动装置3a。例如，当水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的电动机被从诸如电位计的传感器回送的检测值伺服驱动时，可动控制部件7从与所需转动角度相应的传感器的检测值、输出用于水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的电动机的驱动信号，从而操作水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的电动机。

经过上述一系列处理过程，当随着被照明目标8的移动、被照明的目标8从CCD摄相机4的图像拍摄平面4₂的中心被移动时，可动控制部件7连续驱动水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b以消除位置偏差，即使得点光源1的照明方向与被照明物体8相吻合。然后，重复上述的处理过程，点光源1即可对被照明物体8跟踪和散光照明。

(第二实施例)

如图5所示，本实施例的自动跟踪照明设备包括：一个设置在照明空间9的天花板13上用作照明装置的点光源1，用于对位于照明空间9中的被照明目标8例如人跟踪和散光照明；一个在水平方向和垂直方向可旋转地支撑点光源1的支架2；一个在水平方向转动点光源1的水平驱动装置3a；一个在垂直方向转动点光源1的垂直驱动装置3b；一个小型CCD摄相机4，该CCD摄相机4用作设置在天花板13上与点光源1位置不同的位置上的图像拍摄装置并在照明空间9中拍摄图像；一个用作图像鉴别装置的图像鉴别部件5，通过处理CCD摄相机4拍摄的图像、确定被照明目标8的座标；一个用作计算装置的座标计算部件6，用于根据图像鉴别部件5中被照明目标8的移动量计算点光源1在照明方向上的移动量；和一个用作控制装置的可动控制部件7，用于把座标计算部件6的计算结果转变成水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的电动机所用的驱动信号，并将该输出信号输出给水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b。

正面参考图6至10说明自动跟踪照明设备的操作。为简化说明，这是将CCD摄相机4设定在如图6所示的照明空间9的天花板表面13的近似中心的情形。

在初始设置阶段，通过把点光源1和CCD摄相机4安装在天花板13上的规定位置，从而在照明空间9内转动点光源1和对规定位置散光照明、并目视地使照明方向与通过图像鉴别部件5得到被照明目标的位置吻合，点光源1和CCD摄相机4的安装位置、安装角度等参数可得到。而后，在正常使用阶段，座标计算部件6从基于初始阶段得到的参数的被照明目标的移动量计算点光源1的移动量；这样就不需在初始设定阶段从设计图纸上检查点光源1和CCD摄相机4的座标，从而节省了工作人员的工作时间。

当从设计图纸上得到点光源1和CCD摄相机4的座标时，有时点光源1和CCD摄相机4的实际安装位置从设计图纸的位置偏移。因安装位置移动引起点光源1照明方向移动，因此就需要调整点光源1和CCD摄相机4的安装位置或重新设定座标。但是，根据本实施例的自动跟踪照明设备，点光源1的照明方向在初始设定阶段被目视地调整。因比，实际安装位置相对设计图上安装位置的偏移可被减少，这样就使点光源1的照明方向以较高的精度被控制。

在正常使用阶段中，图像鉴别部件5首先用样板匹配、彩色匹配等已有的图像处理技术处理来自CCD摄相机4的图像，以便鉴别被照明目标8并确定其座标。作为结果，如图7所示，得到了被照明目标8设定于图像拍摄平面4₂中的座标(X_t1、Y_t1、0)。在这种情况，认为被照明目标8位于照明空间9的座平面(水平面)上，其Z座标被定为0。还设定CCD摄相机4的座标为(0、0、0、Z)，点光源1的座标为(X_s、Y_s、Z_s)。

CCD摄相机4在图像拍摄平面4₂内的座标和实际照明空间9内的座标可用简单的比例关系表示。假设在X方向和Y方向的比例常数分别是K_X和K_Y，则在实际照明空间9中被照明目标的座标(X_t、Y_t、0)可由下列等式表示：

X_t＝K_t×X_t1

Y_t＝K_y×Y_t1

在这种情况，当在如图8所示的实际照明空间9中、点光源1与被照明目标8间的位置关系被得到时，可从它们两者的座标计算出点光源1的水平角和垂直角。点光源1的座标是(X_s、Y_s、Z_s)，因此从点光源1看的被照明目标8的座标表示为(X_t-X_s、Y_t-Y_s、-Z_s)。从点光源1投影在照明空间9的底面上的投影点(X_s、Y_s、0)到被照明目标8的距离L可表示为下述等式：

L＝((X_t-X_s)²+(Y_t-Y_s)²)^1/2

利用距离L，点光源1的水平角θ_p和垂直角θ_t可表示为下列等式：

θ_p＝cos^-1((Y_t-Y_s)/L)

θ_t＝tan^-1(Z_s/L)

在上述的方法中，座标计算部件6从被照明目标8的移动量计算点光源1的水平角度θ_p和垂直角θ_t的移动量，可动控制部件7把该水平角θ_p和垂直角θ_t分别转变成水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的驱动信号、并将该信号输出到水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b。然后，水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b在水平方向以水平角θ_p在垂直方向以垂直角θ_t转动点光源1，结果点光源1的照明方向控制得与被照明目标8吻合。当图像鉴别部件5在下一处理周期中检知被照明目标8座标的偏移时，座标计算部件6根据被照明目标8的移动量计算点光源1的移动量，可动控制部件7依据座标计算部件6的计算结果控制水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b，从而使点光源1跟踪被照明目标8。重复这一处理过程，点光源1就能跟踪被照明目标8的移动。

(第三实施例)

如图11所示，本实施例的自动跟踪照明设备包括：一个用作照明装置的点光源1、用于在照明空间9中跟踪和散光照明被照明目标8；一个在水平方向和垂直方向转动地支撑点光源1的支架2；用作第一驱动装置的一个水平驱动装置3a和一个垂直驱动装置3b、用于分别在水平方向和垂直方向转动点光源1；一个用作图像拍摄装置的小型CCD摄相机4，用于拍摄照明空间9中被照明目标8的图像；一个用作第二驱动装置的转台10、用于使CCD摄像机4跟踪被照明物体8的移动；一个用作储存装置的储存部件11、用来储存CCD摄相机4的图像拍摄方向；一个用作图像鉴别装置的图像鉴别部件5、借助现有图像处理技术从CCD摄相机4的图像鉴别被照明目标8并确定被照明目标8的座标；一个用作第一和第二计算装置的座标计算部件6、用于从图像鉴别部件5中的被照明目标8的移动量和存于储存部件11中CCD摄相机4的图像拍摄方向计算点光源1和CCD摄相机4的移动量，一个用作第一控制装置的可动控制部件7、用将座标计算部件6的计算结果转变成水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的电动机的驱动信号、并将该信号输出给水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b；和一个用作第二控制装置的可动控制部件12、用于把座标计算部件6的计算结果转变成转台10的驱动信号、并将该信号输出给转台10。

这个自动跟踪照明设备的操作将结合图11至13予以说明。

在这里，由于可动控制部件12根据执行与第一实施例相似操作的座标计算部件6的计算结果使CCD摄相机4的图像拍摄方向与被跟踪目标8吻合，故对此不予说明。

现在，CCD摄相机4的当前图像拍摄方向存在储存部件11中。CCD摄相机4的水平角θ_mp(t)和垂直角θ_mp(t)通过累加转台10相对作为参照的图12所示Y轴方向和图13所示水平方向的移动量而计算，且图像拍摄方向(θ_mp(t)，θ_mt(t))可由下列等式表示

θ_mp(t)＝Δθ_mp+θ_mp(t-1)

θ_mp(t)＝Δθ_mt+θ_mt(t-1)

这里，θ_mp(t-1)和θ_mt(t-1)分别是上一个处理周期中CCD摄相机4的水平角和垂直角，而Δθ_mp和Δθ_mt分别是当前处理周期中CCD摄相机4的水平角移动量和垂直角移动量。

如图13所示，当点光源1和CCD摄相机4被投影在照明空间9的底面上时，从CCD摄相机4投影在该底面上的点(0，0，0)到被照明目标8的距离L_m可用CCD摄相机4的垂直角θ_mt(t)以下面的等式表示

         L_m＝Z_m/tan(θ_mt(t))

另外，被照明目标8的座标(X_t、Y_t、0)可用下面的等式表示：

     X_t＝L_m·cos(θ_mp(t))

     Y_t＝L_m·sin(θ_mp(t))

在这里，假设点光源1的座标是(X_s，Y_s，Z_s)，则从点光源1看的被照明目标8的座标变为(X_t-X_s，Y_t-Y_s，-Z_s)，而从点光源1的座标投影在照明空间9的底面上的点(X_s、Y_s、0)到被照明目标8的距离L_s可用下面的等式表示：

         L_s＝((X_t-X_s)2+(Y_t-Y_s)²)^1/2

利用该距离L_s，点光源1的水平角θ_sp和垂直角θ_st可分别由以下等式表示：

  θ_sp＝cos^-1((Y_t-Y_s)/L_s)

  θ_st＝tan^-1(Z_s/L_s)

当这样得到点光源1的水平角θ_sp和垂直角θ_st时，可动控制部件7将水平角θ_sp和垂直角θ_st分别转变成水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的驱动信号，并与第一实施例类似地把该信号输出给水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b，以便在需要的方向上转动点光源1，并使点光源1的照明方向跟踪被照明的目标8。反复进行上述处理，点光源1即可跟踪被照明目标8。

根据这个实施例，CCD摄相机4的图像拍摄方向可跟踪被照明目标8，因此，CCD摄相机4的镜头可使用非广角镜头。因此，即使位置很远，被照明目标8的图象也能清晰地拍摄，这样，在进行图像处理时能容易地鉴别被照明目标8。

由于用与第二实施例类似的方法，在初始设定阶段，目视地使点光源1的照明方向与用图像鉴别部件5得到的照明目标的位置吻合，故对此不予说明。

(第四实施例)

根据本实施例，第三实施例的自动跟踪照明设备设置两个用作图像拍摄装置的CCD摄相机，用以在照明空间内拍摄被照明目标。

如图14所示，这个自动跟踪照明设备包括：一个用作照明装置的点光源1，用于对照明空间9中的被照明目标8散光照明；一个在水平方向和垂直方向上转动地支撑点光源1的支架2；用作第一驱动装置的一个水平驱动装置3a和一个垂直驱动装置3b，用于分别在水平方向和垂直方向转动点光源1；两个用作图像拍摄装置的CCD摄相机4a和4b，用以在照明空间9中拍摄被照明目标8的图像；用作第二驱动装置的转台10a和10b，用以使相应的CCD摄相机4a和4b跟踪被照明目标8的移动；用作图像鉴别装置的图像鉴别部件5a和5b，用于使用已有图像处理技术从CCD摄相机4a和4b的图像鉴别被照明的目标8，并检测被照明目标8的座标；用作第二计算装置的座标计算部件15a和15b，用于从由图鉴别部件5a和5b检测的被照明目标8的移动量分别计算CCD摄相机4a和4b的移动量；用作第二控制装置的可动控制部件12a和12b，用于根据座标计算部件15a和15b的计算结果输出用于分别驱动转台10a和10b的信号；一个用作储存装置的储存部件11，用于储存CCD摄相机4a和4b的图像拍摄方向；一个三维座标计算部件14，用于根据座标计算部件15a和15b分别检出座标，计算被照明目标8的三维座标；一个用作第一计算装置的座标计算部件6，用以根据三维座标计算部件14的计算结果和储存在储存部件11的CCD摄相机4a和4b的图像拍摄方向计算点光源1的照明方向；和一个用作第一控制装置的可动控制部件7，用以将座标计算部件6的计算结果转变成水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的驱动信号和将该信号输出给水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b。

下面结合图14至16说明本自动跟踪照明设备的操作。这里由于CCD摄相机4a和4b以及转台10a和10b分别以与第一和第三实施例类似的处理过程操作，故它们不予说明。应说明的是，在上述系列处理过程中CCD摄相机4a和4b同步操作。

在这个阶段，设定CCD摄相机4a和4b的座标为(0，0，Z_m1)和(X_m2，Y_m2，Z_m2)，CCD摄相机4a具有水平角θ_m1p和垂直角θ_m1t，CCD摄相机4b具有水平角θ_m2p和垂直角θ_m2t，那么代表CCD摄相机4a的图像拍摄方向的直线由下列等式表示：

X＝t·cos(θ_m1t)·sin(θ_m1p)  …(A1)

Y＝t·cos(θ_m1t)·cos(θ_m1p)  …(A2)

Z＝-t·sin(θ_m1t)+Z_m1         …(A3)而代表CCD摄相机4b的图像拍摄方向的直线由下列等式表示：

X＝r·cos(θ_m2t)·sin(θ_m2p)+X_m2    …(A4)

Y＝r·cos(θ_m2t)·cos(θ_m2p)+Y_m2    …(A5)

Z＝-r·sin(θ_m2t)+Z_m2               …(A6)这里，t和r是代表相应直线的系数。由于两条直线的交点具有被照明目标8的座标(Xt、Yt、Zt)，因此，通过设定来自等式(1)至(6)的两直线座标相等而求解上述等式，系数t可由以下等式得到：t＝(X_m2·cos(θ_m2t)-Y_m2·sin(θ_m2p)))/[cos(θ_m1t)×(sin(θ_m1p)·cos(θ_m2p)-cos(θ_m1p)·sin(θ_m2p))]

当把上述等式代入等式(1)至(3)时，被照明目标8的座标(Xt、Yt、Zt)可由下列等式得出：

X_t＝t·cos(θ_m1t)·sin(θ_m1p)

Y_t＝t·cos(θ_m1t)·cos(θ_m1p)

Zt＝-t·sin(θ_m1t)+Z_m1

通过使用通过上述处理得到的两直线的交点，即被照明目标8的座标(Xt，Yt，Zt)，随后的处理与第二实施例相似，座标计算部件6计算点光源1的水平角和垂直角的移动量；可动控制部件7将座标计算部件6的计算结果转变成水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b的驱动信号，并把该信号输出到水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b。而后，水平驱动装置3a和垂直驱动装置3b基于该驱动信号在需要的方向转动点光源1。于是，重复这个处理过程，点光源1的照明方向就跟踪被照明目标8的移动。

当CCD摄相机4a和4b的安装座标仅在高度上不同和垂直方向叠加时，即当X_m2＝0和Y_m2＝0时，系数t可从下面所示的等式求出，因此，两直线交点，即被照明目标8的座标可被相似地求出。

t＝cos(θ_m2t)×(Z_m1-Z_m2)/

   (sin(θ_m1t)·cos(θ_m2t)-cos(θ_m1t)·sin(θ_m2t)

三维座标计算部件14计算被照明目标8的三维座标，座标计算部件6基于该三维座标计算点光源1的移动量。因此，即使在照明空间9的底面不平滑时，被照明目标8也能被正确跟踪。

由于用与第二实施例类似的方法，在初始设定阶段，借助图像鉴别部件5a和5b目视地使点光源1的照明方向与被照明目标的位置吻合，故对它不予说明。

下面将结合图18至23说明本发明第五实施例的照明控制器，结合图24和25说明第六实施例，结合图26和27说明第七实施例，结合图28说明第八实施例。

(第五实施例)

图18是说明照明控制器的示意图。图19是灯具、图像拍摄装置和驱动部件的透视图。图20是说明显示装置和显示图像的前视图。图21是表示照明空间和投影平面间关系的示意图。图22是表示投影平面和显示图像之间关系的示意图。图23是一个用于说明比例常数设定方法的显示图像的前视图。

在图18中，标号51表示灯具。灯具51在其灯主体51a上设有一光源51b，灯具将幅射光照到一个台上。

驱动部件52a在水平方向转动灯具51，而驱动部件52b在上下方向转动灯具51。驱动部件52a和52b根据来自下文说明的中央处理单元54的输入的驱动信号进行驱动。灯具51和驱动部件52a和52b设置在舞台设备室的后部。

如图19所示，作为图像拍装置的摄相机53安装在灯具51的照明主体部件51a的外表面，使得其图像拍摄方向与灯具51的的照明方向平行，本实施例中的CCD摄相机属NTSC系统。摄相机53以1/30秒或1/10秒的规定时间间隔在图像区连续拍摄图像，并将拍摄图像输出到中央处理单元54。摄相机53设有单个或多个镜头，且摄相机53的焦距已知。

中央处理单元54有一个图像输入显示部件54a，一个转动量计算部件54b和一个常数计算部件54c。根据本实施例，一个具有插在其扩展槽中用于输入NTSC系统信号的视频板的个人计算机被用作中央处理单元54。

图像输入显示部件54a将从摄相机53输入的拍摄图像输出到显示装置55，以在显示屏上显示该图像。

显示装置55由CRT显示器等构成，且如图20所示，它设有一个显示下文说明的显示图像53的拍摄图像显示区A和一个操作照明控制器的操作图像区B。

输入装置56是一个诸如鼠标器或控制杆的对准装置，用于移动显示在显示装置55上的鼠标。使鼠标位于操作图像区B中的插画或位于显示屏上拍摄图像显示区A中显示的显示图像S3、并敲击输入装置56而进行照明控制器的操作选择。另外，显示图像S3与中央处理单元54的一个存储器(未示出)的图像储存区相对应，例如，一个象素对应一个比特。

当操作者用输入装置56选择和敲击显示装置55上拍摄图像显示区A中显示图像S3上的点时，转动量计算部件54b计算灯具51绕平面轴和绕倾斜轴的转动量，以使照明施加到由图像上的敲击位置指示的实际空间中的位置、且随着驱动信号送到驱动部件52a和52b而输出该转动量。常数计算部件54c计算用于计算转动量的比例常数。

输入装置56和显示装置55连接到中央处理单元54，中央处理单元54被连接到驱动部件52a和52b。摄相机连接到中央处理单元54。

下面结合图21和22说明一种使得当操作者指定显示图像S3上的点时，与该指定相应灯具51发射光区域的中心点(下文称作照明点)与该指定的点吻合的绕灯具51的平面轴的转动量和绕灯具的倾斜轴的转动量的计算方法。

图21表示从舞台上方空间观看的平面图，其中有壁C和人D或被光照明的物体等(该空间下文称作照明空间)。

由摄相机53拍摄的照明空间的每一点会聚在点0(摄相机53中的一个位置)并投影到具有半径f且以焦距f离开该点0的理想图像拍摄面S1上。投影在该理想拍摄面S1上的图像还投影在位于摄相机53CCD表面的投影面S2上。如图22所示，投影在投影平面S2上的图像在显示装置55的拍摄图像显示区A中的显示图像S3上，以确定比率放大或缩小被显示。随后，投影平面S2内的图像尺寸对显示装置55的显示图像S3内的图像尺寸之比假设为相应于比例常数的转换比Kx和Ky。下文将说明转换比Kx和Ky。

关于照明空间、理想图像拍摄面S1、投影面S2和显示图像S3之间的上述关系，以相对点0的光轴L构成角Dx的人D右肩的图像穿过点0和理想图像拍摄面S1，投影在投影面S2内距原点0’n_β[mm]的位置以Kx的放大倍率显示在显示图像S3内距原点0”Xb[点]的位置。原点0’是投影面S2的中点位置，原点0”是投影面S3的中心位置，原点0’和0”与照明空间内的照明点对应。另外如图20所示，显示图像S3左上角的座标是(0，0)，右上角的座标是(Xf，Yf)，屏幕原点0”中心座标是(Xf/2，Yf/2)。

假设，如图20所示，显示装置55的显示图像S3上的点P(Xp，Yf/2)由操作者指定则图22中所示的显示图像S3的原点0”与指定点P间的相对距离Xβ可按下式求出。应该注意，该相对距离通过给两点间的绝对距离添加正号或负号而表示一种相对关系。

等式(1)： $X_{\mathrm{\β}}=X_p-\left(\frac{\mathrm{Xf}}{2}\right)$ 假定X方向的转换比Kx已知，则从该转换比Kx和显示图像S3上的相对距离X_β，投影面S2上两点对应的相对距离n_β可由等式(2)得出： $\mathrm{n\β}=\left(\frac{1}{\mathrm{kx}}\right)X_{\mathrm{\β}}$

根据上述等式，用以使照明灯具51从当前位置转动到与显示图像S3上的P点对应的照明空间中一个位置的绕平面轴的转动量β_X由以下等式(3)得出： ${\mathrm{\β}}_X={\tan }^{-1}\left(\frac{n_{\mathrm{\β}}}{f}\right)$ $={\tan }^{-1}\left(\frac{X_{\mathrm{\β}}}{K_X\·f}\right)----\left(1\right)$

上式说明了X方向上平面轴转动量β_x和在显示图像S3上自原点0”沿水平方向的相对距离X_β之间的关系。不过，在Y方向上倾斜轴转动量和在显示图像S3上沿垂直方向的相对距离之间的关系与上述关系相似。

下面将结合图23说明在常数计算部件54C中计算转换比Kx和Ky的方法。转换比Kx和Ky是取决于焦距f的数值。但是，除非其变化，焦距f是一个常数，因此，通常在启动照明控制器操作之前的初始设定阶段中计算转换比。

首先。常数计算部件54C以预定转动量d_x转动灯具51的平面轴。之后，被摄相机53拍摄的图像，它在转动前已具有且如图23A所示的显示图像S3，作为以绕平面轴的转动量α_x转动灯具51而引起摄相机53转动的结果变成如图23B所示显示图像S3。

然后，常数计算部件54C要求操作者执行一个输入以指示在以转动量α_x转动之前，位置在显示图像S3的原点0”显示的点，在该转动之后，图像中该点显示的位置。即是在图23A，在转动之前，原点0”指示一个略向人颈部右手侧位移的点，在原点0”被显示的点被移到图23B中原点0”的左手侧。这样，操作者通过输入装置56指示略向显示在原点0”左手侧的人的颈部的右手侧移动点Q(X_q，Y_q)。应该注意，这种情况中，摄相机53仅绕平面轴转动，故Y_q不变化地保持(Y_f/2)。

随后，按以下方式从转动量α_x，原点0”与显示图像S3上的点Q之间的相对距离，以及焦距f得出转换比K_x。

首先，原点0”与显示图像S3上的点Q间的相对距离X_α如下所示： $\mathrm{X\α}=\mathrm{Xq}-\left(\frac{X_f}{2}\right)----\left(2\right)$

而后，转动量α_x与示于图22中的角β_x相对应，相对距离n_α与示于图22中的相对距离n_β相对应。这样，根据与显示图像S3上的相对距离X_α[点]对应的位于投影面S2上的相对距离n_α[mm]、焦距f以及转动量α_x，可由下式求出转换比Kx： $\mathrm{Kx}=\frac{\mathrm{X\α}}{n_{\mathrm{\α}}}$ nα＝f·tanα_x $K_x=\frac{\mathrm{X\α}}{f\·{\tan \mathrm{\α}}_x}----\left(3\right)$

常数计算部件54C计算并保持该数值。与绕平面轴转动相似，该常数计算部件54C以转动量α_y绕倾斜轴转动灯具1以计算并保持该转换比Ky。 $\mathrm{Ky}=\frac{y_{\mathrm{\α}}}{f\·{\tan \mathrm{\α}}_Y}----\left(4\right)$

也就是说，通过以预定转动量绕平面轴或倾斜轴转动灯具1和摄相机53，且得出有多少照明空间中相同点经显示图像S3上的转动而移动，则可得到代表转动量间关系的转换比Kx、Ky、投影平面S2上的相对距离和显示图像S3上的相对距离。

下面将分别说明用于初始设定阶段和操作阶段的上述结构的照明控制器的操作。

在初始设定阶段，由摄相机53以规定时间间隔拍摄的图像被显示为图20中所示拍摄图像显示区A内的显示图像S3，操作者操作示于图20显示装置55中的操作图像区B，以便建立转换比Kx和Ky的设定模式。常数计算部件54C先以转动量α_x转动平面轴、并要求操作者输入图像上在以转动量α_x转动前被显示在显示图像S3的原点0”处的点，在转动后被显示的位置。当操作者用输入装置56敲击图像显示区A中显示图像S3上的该位置时，原点0”和被敲击位置之间的相对距离可被求出，且进而可从该相对距离和转动量α_x算出与X方相向相应的转换比K_x。

接着，该常数计算部件54C以转动量α_y转动倾斜轴，并要求操作者输入图像上在以转动量α_y转动之前被显示在原点0”处的点，在该转动之后该点位置被显示的位置。当操作者用输入装置56敲击示于图像20中图像显示区A中显示图像S3上的该位置时，原点0”与被敲击位置之间的相对距离可被求出，进而与Y方向相关的转换比K_Y可由该相对距离和转动量α_y求出

常数计算部件54C按上述方法计算转换比K_X和K_Y，且转换比K_X和K_Y用于转动量计算部件54b的后续计算。

下面说明在操作阶段中照明控制器的操作。

在该操作阶段，摄相机53以规定时间间隔拍摄的图像显示为示于图20中拍摄图像显示区A中的显示图像S3，原点0”是与照明点对应的显示图像S3的中心。当操作者用输入装置56敲击显示图像S3上的所需位置时，转动量计算装置54b计算X方向和Y方向上输入位置与原点0”之间的相对距离、并将该距离代入等式(5)和(6)计算绕平面轴的转动量和绕倾斜轴的转动量。然后，转动量计算部件54b将具有转动量信息的驱动信号输出给驱动部件52a和52b，驱动部件52a、52b根据该驱动信号驱动灯具51，从而绕平面轴和倾斜轴转动灯具51。

如上所述，在操作阶段，当操作者用输入装置55选定并敲击显示装置55的显示图像53上的一个点时，绕平面轴和倾斜轴的转动量被计算，这样该位置成为显示图像S3的中心位置，从而转动该灯具51。此后，灯具51与输入装置56选定的显示图像S3上的位置对应散光照明该位置以及其在照明空间中的周边。

(第六实施例)

图24是表示照明控制器的示意图。图25是表示显示装置和显示图像的前示图。应注意，对与前述第五实施例有关的所述照明控制器中那些相同的部件、在图24中以相同的标号标出，且对这些相同的部件不详细说明。本第二实施照明控制器与前述第五实施例所述照明控制器不同之处及其特征如下述结构。

即，第一个特征结构是提供一个可改变摄相机53的焦距的焦距改变装置53a。

第二个特征结构如下所述。在第五实施例中常数计算部件54c仅保持一组转换比，且该转换此根据焦距等参数而变化。因此，在第六实施例中，设有对应于焦距的多个转换比且由操作者选用。

第三个特征结构是在图25所示的操作图像区B显示图像标号，并通过选择标号选择与每一个标号对应的焦距，从而设定和选择了对应于镜头的转换比。

在具有上述结构的照明控制器中，在初始设定阶段、转换比根据焦距而设定，在操作阶段中、随着适当地选择焦距，可进行照明位置的控制。因此，通过增加焦距，可将窄范围内的图像拍摄并显示在显示图像S3的最大范围上，这样，用输入装置56能更精细地选择目标照明位置。另一方面，通过减小焦距，图像可在宽范围内拍摄并在显示图像S3上显示，这样虽然位置选定精度降低。但操作者能在宽范围内随着对图像的观看选定目标照明位置。

(第七实施例)

图26是表示照明控制器的示意图。图27是一个显示图像的前示图。应注意，对与前述第五实施例所述照明控制器的相同的那些部件在图26中使用同一标号表示，且对相同的部件不作详细说明。此第三实施例照明控制器的特征与前述第五实施例所述照明控制器不同，其特征如下所述。

该特征结构是在中央处理单元54中设置图像选取装置54d、检索装置54e、和转动后位置计算装置54f。

在常数计算部件54C被其计算的转换比K_X和K_Y转动灯具51之前，图像选取装置54d在以图27A所示的显示图像S3的原点0”为中心的规定区域内从显示图像S3选择并存储图像E1。

如图27B所示，检索装置54e通过从常数计算部件54c以转动量α_x或转动量α_y转动灯具51后得到的显示图像S3中选取的规定区域中的图像E2的区域接近图像E1的图形匹配而进行检索。

转动后位置计算装置54f计算被检索区的中心点Q(X_q，Y_q)且将其输出到常数计算部件54C。

这样，常数计算部件54C从显示图像S3上的原点0”与由转动后位置计算装置54f计算的Q点之间的相对距离以及转动量α_x和α_y计算转换比K_X和K_Y。因此，操作者不需输入一个在转动灯具51前显示在显示图像S3原点0”处的点在转动后被显示的图像上的位置，这样就能容易地设定转换比K_X和K_Y。

当将由等式(3)表示的转换比K_X代入等式(1)时可得出： ${\mathrm{\β}}_x={\tan }^{-1}\left(\frac{X_{\mathrm{\β}}}{K_X\·f}\right)$ ${=\tan }^{-1}\left(\frac{X_{\mathrm{\β}}}{\left(\frac{X_{\mathrm{\α}}}{f\·\tan {\mathrm{\α}}_x}\right)\·f}\right)$ ${=\tan }^{-1}(X_{\mathrm{\β}}\·\frac{{\tan \mathrm{\α}}_x}{X_{\mathrm{\α}}})$ $----$ $\left(5\right)$

上述等式既不包含焦距f也不包含转换比K_X。如图22所示，等式(5)表示通过显示图像S3上X方向的X_β[点]、在移动照明方向上得到转动量β_X的等式。相似地，在Y方向上得出下式： ${\mathrm{\β}}_y={\tan }^{-1}(Y_{\mathrm{\β}}\·\frac{{\tan \mathrm{\α}}_y}{X_{\mathrm{\α}}})----\left(6\right)$

因此，常数计算部件54C可计算等式(5)中的tanα_y/X_α和tanα_y/Y_α作为常数，保持该数值并以代替焦距f的数值和转换比K_X、K_Y来计算灯具51的转动量。当采用这种方法时，该计算不需使用焦距，因此可使用不知其焦距的摄相机。

另外根据本实施例，灯具1和摄相机3按计算的转动比K_X和K_Y，一旦以α_x和α_y度的转动量绕平面轴或倾斜轴转动，得到与显示图像S3上一点位置的瞬时变化距离对应的信息。但是这种配置不是限制性的，也可以使它们转动多次，且使转动总量与显示图像S3上的相对距离的变化总量对应而得到转换比K_X和K_Y。

根据本实施例，以上述方法得出的数值被用作转换比K_X和K_Y。但是，该比值并不限于该值它们可以例如是校正理想成像面S1与投影面S2之间产生的象差的函数这种方式使显示图像S3即使在其边缘部分也设有象差，因此可更准确地选定位置。

根据本实施例的内容，一个CRT显示器用作显示装置55，一个鼠标器，操作杆等用作输入装置56。但是它们并不限于这些装置，例如可以用液晶显示器作为显示装置55，用触面板作为输入装置56。在这种情况下，该配置的优点是整个设备可被小型化。

根据本实施例的内容，检索装置54e用图形匹配方法从灯具51转动后得到的显示图像S3在规定区内检索与图像E1近似的区域。但该方法不限于图形匹配，它只要是一个检索近似于图像E1的区域的一个方法就可以。因此，也可采用选取图像E1的特征量并注意检索与该特征量近似的区域

(第八实施例)

图28是根据本发明第八实施例的照明控制器的示意图。应注意，与前述第五实施例所述照明控制器的部件相同的那些部件以图26中的相同标号标注，且对这些相同的部件不具体说明。

在图18，24和26示出的实施例中，图像拍摄装置53平行于灯具51射出光的光轴安装在灯具51的主体51a的外表面，而如图28所示，在本实施例中，分别可转动地图像拍摄装置53和灯具51相互分开设置。

图28中所示的照明控制器包括：驱动部件52c、52d用以分别绕平面轴(在水平方面)和倾斜轴(在垂直方向)转动图像拍摄装置53；方向计算部件54g，用以通过计算图像拍摄装置53的转动量、计算图像拍摄装置53的水平角和垂直角；和座标计算部件54h，根据方向计算部件54g的计算结果计算被照明目标的座标、并将该座标计算结果输出给转动量计算部件54b。

这个照明控制器的操作将结合图12、13介绍如下。灯具51和图像拍摄装置53分别与图12、13中的点光源1和CCD摄相机4对应。

图像拍摄装置53的水平角θ_mp(t)和垂直角θ_mt(t)是以示于图12的Y轴方向和示于图13的水平方向为基准的角，这些数值通过方向计算部件54g从输入装置56被输入而得出。

如图13所示，当灯具51和图像拍摄装置53被投影在照明空间9的底面上时，从图像拍摄装置53被投影在该底平面上的点(0，0，0)到被照明目标8的距离L_m可用图像拍摄装置53的垂直角θ_mt(t)以下面的等式表示。

L_m＝Z_m/tan(θ_mt(t))而且，被照明目标8的座标(X_t，Y_t，0)可用下列等式表示。该目标座标由座标计算部件54h计算并输出给转动量计算部件54b。

X_t＝L_m·cos(θ_mp(t))

Y_t＝L_m·sin(θ_mp(t))

在这种情况下，假定灯具51的座标是(X_s，Y_s，Z_s)，则从灯具51观看的被照明目标8的座标变成(X_t-X_s，Y_t-Y_s，-Z_s)，从灯具51被投影在照明空间9的底平面上的点(X_s，Y_s，0)到被照明目标8的距离L_s可由以下等式表示：

Ls＝((X_t-X_s)²+(Y_t-Y_s)²)^1/2

使用该距离L_s，灯具51的水平角θ_sp和垂直角θ_st可由下列等式表示：

θ_sp＝cos^-1((Y_t-Y_s)/Ls)

θ_st＝tan^-1(Zs/Ls)

在这样得出灯具51的水平角θ_sp和垂直角θ_st后，启动驱动部件52a，52b将灯具51转到被照明目标的方向。

下面将结合附图介绍本发明跟踪设备的优选实施例。

(第九实施例)

图29表示本发明跟踪设备的框图。本跟踪设备设置图像拍摄装置的单色CCD摄相机60和彩色CCD摄相机，并包括：信号处理部件62，用于处理来自CCD摄相机10的视频信号；数字化部件63，用于数字化从信号处理部件62的输出；图像储存部件64，用于将来自数字化部件63的输出，以IR图像数据的形式储存；信号处理部件66，用于处理来自CCD摄相机65的视频信号；图像储存部件67，用于将来自信号处理部件66的输出以彩色图像数据储存；主控制单元80，用于控制上述的部件及下文所述的处理；储存控制部件68，用于根据主控制单元80的指令控制图像储存部件64和67；以及特征值储存部件69，用于储存基于彩色图像获得的被跟踪物体的特征值。此时，在单色CCD摄相机60的前表面设置仅透射红外光的红外光透射滤光器61。

根据本跟踪设备，作为标记的红外光发射器91预先装在被跟踪物体90上并通过综合根据CCD摄相机60拍摄的图像选择从红外光发射器91输出的红外光以检测被跟踪物体位置的处理与根据在初始设定中被选定和储存的被跟踪物体90的图像特征，从CCD摄相机65拍摄的彩色图像检测被跟踪物体位置的处理而输出被跟踪物体90的位置。重复这些处理程序，就可连续地跟踪被跟踪物体。此时，红外光发射器91由在红外区(例如，890nm波长附近)有一个峰的红外光发射二极管(下文称作红外LED)或类似器件构成。当DC电流流过该红外LED时，它始终发光。这样，根据本跟踪设备，在该标记可被检测的情况下即使在被跟踪物体90的形状和颜色变化时，被跟踪物体90也可被跟踪，而在该标记不能被检测的情况下依据彩色图像跟踪被跟踪物体90，这样，被跟踪物体90可被连续地跟踪。此时，上述的主控制单元80由微计算机构成。

为了进行上述操作，一个指示跟踪的启动和结束的操作开关70连接到主控制单元80。很显然，操作开关70可被做成分开的跟踪启动开关和跟踪结束开关。另外，根据本实施例的跟踪设备， CCD摄相机60和CCD摄相机65的镜头焦距，CCD尺寸等基本相同，且CCD摄相机60和65在大致相同的区域内拍摄图像

下面结合图30介绍主控制单元80的操作。

首先，当操作开关70指示跟踪启动时(步1)，确认操作开关70是否指示跟踪结束(步2)。当得到跟踪结束的指示时，该跟踪结束(步3)。当没有得跟踪结束的指示时，确认初始设定是否已经执行(步4)。当初始设定尚未执行时，用于储存被跟踪目标90的图像的特征(颜色、形状等)的步骤作为初始设定的程序被执行。

此时，当进行初始设定时，主控制单元80指示储存控制部件68从CCD摄相机65输入一个彩色图像、并将它存入图像储存部件67(步5)。然后，由CCD摄相机65拍摄的视频信号CLVD在信号处理部件66中分成红(R)、绿(G)、蓝(B)(转换成RGB信号)三元色成份，并模数转换(以下称作A/D转换）等等，而后作为彩色图像数据存入图像储存部件67。当该彩色图像数据存入图像储存部件67后，储存控制部件68将结果告知主控制单元。为了在例如屏幕中心被跟踪物体90的初始位置中即一个规定的区(储存区)选定被跟踪物体90固有的特征值，主控制单元80阅读位于图像储存部件67中储存区相应地址上的数据并处理该数据，从而计算被跟踪物体的特征值并将结果存入特征值储存部件69(步6)。使用图像储存部件67储存区中图像数据本身或一个矩形图作为特征值是适宜的。根据本实施例，图像数据本身(R(i，j)，G(i，j)，B(i，j))被储存作一个样板。应注意，R(i，j)，G(i，j)，B(i，j)分别是当将左上角座标设定为(0，0)时，在座标(i，j)处R成分，G成分及B成分的相应值，样板尺寸是I×J(即，0≤j＜I，0≤j＜J)。

当初始设定完成时，主控制单元80执行检测从附加在被跟踪物体90的红外光发射器91输出的红外光的程序。

穿过红外光透过滤光器11由CCD摄相机拍摄的一个视频信号IRVD在信号处理部件62中进行A/D转换等等。之后，以规定的阈值在数字化部件63中被数字化，并作为IR图像数据存入图像储存部件64(步7)。此时，根据本跟踪设备，单色CCD的灵敏度，红外光透过滤光器61的灵敏度以及红外光发射器91的输出特性分别构成图31中分别以A、B和C所示的特征曲线(注：A和B表示相对灵敏度，C表示相对输出)，红外光以图31中D部分所示的灵敏度输入CCD摄相机60。因此，只有700nm至1000nm波长的光被透射，从而仅具有以上波长的区可经数字处理被选取。当将IR图像数据存入图像储存部件64的过程完成时，储存控制部件68将结果通知主控制单元80，且主控制单元80计算屏幕上的标记，即由标记检测装置检测红外光发射器91的位置(步8)。

主控制单元80执行用于分割图像储存部件64中数字化了的IR图像数据的所谓标记处理以检测该标记，计算重心位置(中心位置)和每个被标记区的面积，并储存得出的重心和面积。当红外光发射器91在CCD摄相机60的视场中时，一般选择一个区作为带有标记的提出的物体区。当红外光发射器91被挡在其它物体的后面或处于CCD摄相机60的视场之外时，该区不被选取，另外，有时因红外光源或除红外光发射器91之外的反射光的影响，会有多个区被选取。如果有多个提出的物体区被选取，则明显不是因红外光发射器91的输出光的那些提出的物体区将根据以下程序被排除。

程序1：当选取提出的物体区的面积在规定尺寸以内时，该选取的面积作为一个提出的物体区。

程序2：当提出的物体区的重心距预先选取的物体区的重心间的距离最小时，该提出的物体区被选作一个提出的物体区。

也就是说。主控制单元基于在程序1中被选作被跟踪的提出物体的区的重心，依据程序2中红外光发射器91的光选取该区域。即是，主控制单元80从与被选区的重心(中心位置)对应的屏幕中心得到位移ΔX、ΔY，并将位移作跟踪信号输出。

当没有选择区存在时，即当标记(红外光发射器91)在步8中不被检测时，主控制单元80指示储存控制部件68输入一个彩色图像(步10)。

*随后，由CCD摄相机65拍摄的视频信号CLVD在信号处理部件66中转换成三元色信号(被转换成RGB信号)，进行A/D转换等等并以彩色图像数据的形式存入图像储存部件67。当彩色图像数据存入图像储存部件67的过程完成时，储存控制部件68将结果通知主控制单元80。而后，主控制单元80执行检索一个屏幕块的程序，该屏幕块具有与在初始设定阶段中存于特征值储存部件69中被跟踪物体90的特征值相似的特征值。即是，主控制单元从图像储存部件67阅读每个屏幕块的图像数据，计算与初始设定相似的特征值，将每个屏幕块的特征值与(在初始设定阶段储存在特征值储存部件69中的)被跟踪物体90的特征值比较，从而计算一个评价值并执行获取带有被跟踪物体90的位置(屏幕块)的物体选取程序(步11)。当图像数据被用作特征值时，用被跟踪目标90的图像数据(样板)与屏幕块(输入图像)相应座标处象素值之间差值绝对值的叠加总和进行评阶值座标(X、Y)的计算。此时，假设在输入图像的座标(i，j)处的R的数值是Rin(I，j)，在输入图像座标(I，j)处G成分的数值是Gin(I，j)，在输入图像座标(I，j)处B成分的数值是Bin(I，j)，在样板座标(i，j)处R成分的数值是Rtp(i，j)，在样板座标(I，j)处G成分的数值是Gtp(i，j)，在样板座标(I，j)处B成分的数值是Btp(i，j)，和当左上角是原点时屏幕块的偏移是X、Y，则评价值座标根据下式得出：其中，与样板图像越相似的屏幕块图像，则该值越小。这样通过上述等式对于所有屏幕块计算得出的产生最小数值屏幕块以及该屏幕块偏移X、Y，被跟踪物体存在的位置可被知道。然后，主控制单元80通过从屏幕的左上位置移动到屏幕的中心移动该偏移值(即进行位置检测)而得出偏移量ΔX，ΔY，并将该偏移量作为跟踪信号输出(步12)。

在步12或步9中偏移量ΔX、ΔY输出后，主控制单元80将流程返回到步2确认是否指令跟踪结束，并重复以上程序继续跟踪直到跟踪结束的指令被发出。

就是说，作为标记的红外光发射器91基于来自CCD摄相机60的视频信号产生的IR图像被检测，当红外光发射器91不能被检测时，该程序依据来自CCD摄相机65的视频信号的彩色图像进行。因此，当红外光发射器91可以被检测时，被跟踪物体90可以高可靠性被跟踪。当红外光发射器91不能被检测时，被跟踪物体90的跟踪通过彩色图像程序继续。基于彩色图像程序的跟踪只要跟踪在短时间有效，就能进行充分的跟踪特性，当红外光发射器91重新被检测时，经彩色图像程序产生的跟踪误差可被消除，因此，被跟踪物体90能高精度地被跟踪。

(第九实施例)

本实施例跟踪设备的特征在于通过检测与第八实施例相似的标记跟踪被跟踪物体，当该标记不能被检测时、基于输入图像的特征值跟踪被跟踪物体，该标记由红外发射器构成。该红外发射器间断地与来自图像拍摄装置的视频信号同步发射。就是说，在有来自除红外光发射器91之外的红外光(噪音)存在的情况下，通过控制来自红外光发射器91的光发射周期来提高本跟踪设备的跟踪精度。

图32是表示本实施例跟踪设备特征的部件框图，下面将介绍该跟踪设备的操作特点。

一个来自由对红外光区内的光敏感的单色CCD摄相机构成的图像拍摄装置79的视频信号被输入到同步选取装置78和A/D转换装置74。然后，同步选取装置78从该视频信号中选取如图32A所示的垂直同步信号。这个垂直同步信号(脉冲信号)以1/60秒的间隔产生，它代表图像一个场的时间。这样选取的垂直同步信号被发送到同步发射装置73并作为无线电波被发射。应该注意，从同步发射装置73发射无线电波的系统可是一个诸如FM或AM的普通调制系统，该输出可低到几十米的程度。从同步发射装置73发射的同步信号(垂直同步信号)被红外发射器91的同步接收装置92解调并被输入到红外LED驱动装置93。红外LED驱动装置93产生一个间断红外LED驱动信号，该信号的电平在同步信号每个脉冲的高电平和低电平之间转换，并输出信号，如图33B所示。因此，红外LED94分别与图像拍摄装置79的场的周期同步地打开和关闭。这样，当图像拍摄装置79拍摄红外光发射器91的图像时，来自红外LED94的红外光图像的整个场周期中的某一场中被拍摄，且该红外光图像在下一场中完全不被拍摄。

来自图像拍摄装置79并被输入到A/D转换装置74的视频信号被该A/D转换装置74转换成数字信号，该数字信号被一次输入到一个图像储存装置75。此时，图像储存装置75储存一场数据。这种存储器被称为场存储器，它可以是通常用于电视机等等中数字处理的存储器。储存在图像储存装置75中的数据在下一个画幅被读出并被输入图像微分装置76。图像微分装置76通过从图像储存装置75的数据间，即前一画幅图像和目前图像之间得到的差别选取该图像的变化部分。

例如图34A所示，虽然当包含来自红外光发射器91的红外光91’，和来自非红外光发射器91的红外光的噪声成分N存在于图33A所示场E中时，图33A所示场F中的图像中(红外光发射器91被关闭)只有噪音成分N存在。因此，通过利用图像微分装置76选取场E(图34A)中的图像与场F(图34B)中图像间的差别可得到图34C所示的图像，这样，只有来自红外光发射器91的红外光91’能作为标记被检测。就是说，常常是在含有来自非红外光发射器91的红外光的噪声成分N始终照明的情况下，且即使当闪光时，它也不会与图像拍摄装置79的场同步闪光。因此用图像微分装置76经微分处理可消除噪声成分N，这样就只有红外LED94被选取。

特别是在启动照明的瞬间，经类似于来自同步红外LED94的红外光91’的连续两场之间的微分处理可能会错误地选择平滑的噪声光。因此，在后续的两场再进行微分处理，并确定该光是仅当连续两次选择时来自红外LED94的红外光91’。

这样，本跟踪设备只检测来自包含干扰噪声的图像的红外LED94的发光和指定照明位置。因此，通过将点光源等导向该位置就能对人进行跟踪和散光照明。

(第十一实施例)

本实施例跟踪设备的基本结构和基本操作与第九实施例大体相似，因此其特性操作将结合图35予以说明。

当在第8步中至少有一个作为标记的提出的物体区被检测时，本跟踪设备的主控制单元80确认是否多个标记已被检测(步9)，当与第八实施例类似地存在一个标记时，选择类似于第八实施例的被选择区的重心作为来自红外光发射器91的红外光，进行用于得到从屏幕中心到被选择区重心的偏移ΔX、ΔY的位置检测、并输出该偏移ΔX、ΔY(步10)。当在步9中检测多个标记时，主控制单元指令储存控制部件68输入彩色图像(步11)。然后，主控制单元执行类似第八实施例的用于计算每个屏幕块的评价值座标(X、Y)的物体选取程序(步骤12)。接着，根据这个评阶值座标(X、Y)和被找出的提出标记的位置，最可能是标记的位置根据以下程序得出。

程序1：

当在屏幕块中不存在提出的标记时，该屏幕块从提出的物体区排除。

程序2：

评价值座标(X、Y)大于规定值的任何屏幕块从该提出的物体区中排除。

程序3：

在剩余的屏幕块中，在前一个程序中被选取的最靠近被跟踪物体90的位置的屏幕块被选取。

而后，主控制单元80经上述程序1至3得出选取的屏幕块和其偏移X、Y，再进行通过以该偏移值从屏幕的左上位置移向屏幕中心而得出偏移量ΔX、ΔY的位置检测(步13)并输出该偏移量ΔX、ΔY作为跟踪信号。

当没有选取区存在时，即当在步8中没有标记(提出的标记)被检测时，与第八实施例相同的操作(步10至步12)在步14至步16中执行。

在步10、13和16中输出偏移量ΔX、ΔY后，主控制单元80类似第八实施例使流程返回到步2以确认跟踪是否指示结束，并重复前述的程序继续跟踪直至跟踪结束被指示。

就是说，当红外光发射器91可被检测时，本跟踪设备进行IR图像处理，当红外光发射器91不能被检测或当多个提出标记被检测时，进行彩色图像处理。因此，当红外光发射器91能单独被检测时，该跟踪可高可靠地进行，即使当红外光发射器91不能被检测时，该跟踪通过彩色图像处理被继续。另外，当多个提出标记被检测时，最可能是标记的提出的标记经彩色图像处理被选作标记。因此，该跟踪的可靠性能够提高。

(第十二实施例)

本实施例跟踪设备的基本结构和基本操作与第九实施例大体相似，因此其特有操作将结合图36予以说明。

当一个作为提出的标记的提出物体区在步8中被检测时，本跟踪设备的主控制单元80根据IR图像进行位置检测(步9)，之后，指令彩色图像输入(步10)。接着主控制单元80进行与第八实施例相似的物体选取处理、用以计算每个屏幕块的评价值座标(X，Y)(步11)。根据这个评价值和被找到的提出标记的位置，具体最大可能性的标记位置依据以下程序得出。

程序1：

当一个屏幕块中不存在提出的标记时，将该屏幕块从提出的物体区中删除。

程序2：

将评价值座标(X、Y)大于规定值的任何屏幕块从提出的物体区中删除。

程序3：

在剩余的屏幕块中，在前一个程序中被选取的最靠近被跟踪物体位置的屏幕块被选取。

而后，主控制单元80经上述程序1至3得出选取的屏幕块和其偏移X、Y，再进行通过以该偏移值从屏幕的左上位置移向屏幕中心而得出偏移量ΔX、ΔY的位置检测(步12)，并输出该偏移量ΔX、ΔY作为跟踪信号。

当没有选取区存在时，即当在步8中没有标记(提出的标记)被检测时，与第八实施例相同的操作(步10至步12)在步13至15中进行。从具有最小评价值的屏幕决的屏幕中心的偏移量ΔX、ΔY被输出为跟踪信号。

在步12和15中输出偏移量ΔX、ΔY之后，主控制单元80使流程返回到步2类似第八实施例地确认跟踪结束是否被指令，并重复前述的程序而继续跟踪直至跟踪结束被指令。

就是说，即使当该标记被检测时，本跟踪设备通过对IR图像和彩色图像的处理，综合它们的结果计算被跟踪物体的位置，因此改善了跟踪可靠性。

(第十三实施例)

本实施例跟踪设备的基本结构和基本操作大体与第十二实施例相似，其特有的操作将结合图37予以说明。

在步12到15中输出偏移量ΔX、ΔY后，本跟跟设备的主控制单元80储存被判定包含步12或步15中被跟踪物体90的屏幕块的特征值(图像数据)代替在初始阶段储存的物体特征值，即更新特征值(步16)，并使流程回到步2以确认跟踪结束是否被指令，并重复前述程序而继续跟踪直至跟踪结束被指令。

如上所述，本跟踪设备进行IR图像或彩色图像的处理，并根据该结果更新被跟踪物体90的特征值。因此，即使当样板信息在彩色图像处理程序中被被坏时，更新该特征值就可改善该跟踪可靠性。

(第十四实施例)

图38表示本实施例跟踪设备的方框图。该跟踪设备的基本结构和基本操作大体与第八实施例相似，且其特征在于，设有一个转台71、转台71带有控制平面轴(在水平方向)和倾斜轴(在垂直方向)两个轴的电机，CCD摄相机60和65位于转台71上，且转台71根据来自主控制单元80的控制信号(跟踪信号)在平面和倾斜方向上转动。

该跟踪设备主控制单元的操作将结合图39说明如下，由于步1至步15的操作与第十二实施例相同，故不予说明。

根据该跟踪设备，在步12或步15中，主控制单元80计算被跟踪物体90的位置并输出从屏幕中心的偏移量ΔX、ΔY。然后基于这个输出，主控制单元80控制转台71、使从屏幕中心以ΔX、ΔY偏离的被跟踪物体90被移到屏幕中心(步16)。此时ΔX和ΔY分别与平面方向和倾斜方向对应，因此，以ΔX和ΔY作为偏差进行反馈控制。应该注意，从主控制单元80输出的控制信号可通过提供的具有连续传递功能的转台71和通过连续传递或控制使数据传递启动或停止来进行的数据传递所执行。

在步16中控制转台71后，主控制单元80使流程返回到步2以确认跟踪结束是否被指令，其后重复前述程序而继续跟踪。

本跟踪设备控制根据被跟踪物体90的位置控制其上安装的CCD摄相机60和65的转台71，因此可在较宽的角内跟踪被跟踪物体90。

很显然，转台71可被安装在任何其它实施例的跟踪设备上。

(第十五实施例)

图40表示本实施例跟踪设备的方框图。本跟踪设备的基本结构与第十三实施例大体相同，其特征在于，转台71设有一个电位计，当前姿态由来自主控制单元80的控制信号输出，并设置因与转台71联锁而被控对被跟踪物体90散光照明的照明设备72。此时，照明设备72具有方向性且设置在离开转台71的位置。

下面结合图41说明本跟踪设备的操作，对于与第十一实施例相同的步1至步15的操作不予说明。

在步12或步15中，主控制单元80计算被跟踪物体90的位置，并输出从屏幕中心的偏移量ΔX、ΔY。

接着，主控制单元80从转台71阅读与平面和倾斜方向转动角相应的电位计值，并得出转台71的姿态进而得出连接的CCD摄相机60和65的姿态(步16)。然后在步17中，主控制单元从CCD摄相机60或CCD摄相机65的位置和CCD摄相机60和65的姿态计算CCD摄相机的光轴与底平面的交点或该光轴与规定高度的交点，之后，执行座标转换程序以从照明设备72的交点和位置计算该照明设备的方向。另外，随后类似于第十四实施例的步16主控制单元80控制转台71(步18)。其后，主控制单元控制照明设备72以使照明指向被跟踪物体90(步19)。

在进行步19的处理之后，主控制单元80使流程返回到步2以确认跟踪结束是否被指令。然后重复上述的处理，则当被跟踪物体移动时，该被跟踪物体90可被连续散光照明。

很显然，转台71和照明设备72可安装在任何其它实施例的跟踪设备。

(第十六实施例)

根据本实施例，由对红外光区的光敏感的单色CCD摄相机(下文称“红外摄相机”)和彩色CCD摄相机(下文称“彩色摄相机”)构成的两细摄相机装置设置在一个转台上。通过计算被跟踪物体的三维座标，无论提出的标记能否被红外摄相机检测，被跟踪物体的位置可被高精地检测。

图42表示第十六实施例跟踪设备的框图。如图中所示，该跟踪设备设置第一和第二红外摄相机103A和103B；第一和第二彩色摄相机104A和104B；具有控制平面轴(在水平方向)和倾斜轴(在垂直方向)两轴的电机，且在水平方向和垂直方向转动地支承第一红外摄相机103A和第一彩色摄相机104A的第一摄相机转台105A；具有控制平面机104A的第一摄相机转台105A；具有控制平面轴(在水平方向)和倾斜轴(在垂直方向)的两轴的电机，且在水平方向和垂直方向上转动地支承第二红外摄相机103B和第二彩色摄相机104B的第二摄相机转台105B。另外，在照明空间对被照明目标(被跟踪物体)散光照明的点光源101在水平方向和垂直方向被具有控制平面轴(在水平方向)和倾斜轴(在垂直方向)两轴的电机的点光源转台102转动地支承。

此外，本跟踪设备设有第一图像鉴别部件106A，来自第一红外摄相机103A和第一彩色摄相机104A的视频信号输入该第一图像鉴别部件106A；和第二图像鉴别部件106B，来自第二红外摄相机103B和第二彩色摄相机104B的视频信号输入该第二图像鉴别部件106B。这些图像鉴别部件106A和106B具有相同的结构和功能，以第一图像鉴别部件106A为例进行说明，它可利用已有图像处理技术根据来自红外摄相机103A的视频信号鉴别提出的标记并检测座标，它可利用已有图像处理技术根据来自彩色摄相机104A的视频信号鉴别提出的被跟踪物体并检测座标。在本实施例中，更优选的是，基于来自彩色摄相机的视频信号的被跟踪物体的检测，仅在提出的标记不能被红外摄相机检测时进行。

另外，该跟踪设备设有三维座标计算部件107，该计算部件107在被第一和第二图像鉴别部件106A和106B检测的提出点的位置座标中选择一个的一个最一致的位置座标作为所选点；第一座标计算部件108A根据三维座标计算部件107的计算结果计算第一红外摄相机103A和第一彩色摄相机104A的移动量(在方向上的操作参数)；第二座标计算部件108B根据三维座标计算部件107的计算结果计算第二红外摄相机103B和第二彩色摄像机104B的移动量(在方向上的操作参数)；以及第一和第二可移动控制部件109A和109B，用以根据第一和第二座标计算部件108A和108B的计算结果驱动和控制第一和第二摄相机转台105A、105B。

再有，本跟踪设备设置用于储存点光源101照明方向的储存部件111；第三座标计算部件112，根据被储存部件111储存的照明方向数据和三维座标计算部件107的计算结果计算点光源101的移动量(在方向上的操作参数)，以及第三可动控制部件113，根据第三座标计算部件112的计算结果驱动和控制点光源转台102。

下面结合图43和44说明本自动跟踪照明设备的操作。

首先，当跟踪启动被操作开关指令时(步1)，确认操作开关是否指令跟踪结束(步2)。当跟踪结束被指令时，该跟踪结束(步3)。另一方面，当跟踪结束被指令时，确认提出的标记是否被第一红外摄相机103A检测(步4)。当至少一个提出的标记被检测时(步4：是)，确认提出的标记是否被第二红外摄相机103B检测(步5)。当提出的标记也被第二红外摄相机103B检测时(步5：是)，被第一和第二红外摄相机103A和103B检测的提出标记的座标中的位置最一致的座标组合被选为一个所选点(步6)。

另一方面，在步5中，当任何提出的标记不被第二红外摄相机103B检测时(步5：否)，则计算被第二彩色摄相机104B检测的提出的被跟踪物体的位置座标(步7)。在被第一红外摄相机103A检测的提出标记的座标和被第二彩色摄相机104B检测的提出物体的座标中最一致的位置座标组合被选为一个选择点(步8)。

另外，在第4步中，当任何提出标记未被第一红外摄相机103A检测时(步4：否)，确认提出标记是否被第二红外摄相机103B检测(步9)。当至少一个提出标记被第二红外摄相机103B检测时(步9：是)，计算被第一彩色摄相机104A检测的被跟踪的提出物体的位置座标(步10)。在被第二红外摄相机103B检测的提出标记的座标和被第第一彩色摄相机104A检测的提出物体的座标中最一致的位置座标组合被选为一个选择点(步11)。

另一方面，在第9步中，当任何提出标记未被第二红外摄相机103B检测时(步9：否)，计算被第一和第二彩色摄相机104A和104B检测的提出的被跟踪物体的位置座标(步12)。且在被第一和第二彩色摄相机104A和104B检测的提出物体座标中的位置最一致的座标组合被选为一个选择点(步13)。

如上所述，根据第一和第二红外摄相机的选取结果(步6)；通过第一红外摄相机103A和第二彩色摄相机104B的选取结果(步8)；第二红外摄相机103B和第一彩色摄相机104A的选取结果(步11)；以及第一和第二彩色摄相机104A和104B的选取结果(步13)；检测被选点的位置(步14)，并用三维座标计算部件112确定其位置座标。

在提出点中的被选点的确定，例如，对被第一和第二红外摄相机103A和103B检测的提出标记中确定的被选点的说明，如下所述。基本上相同的方法用于步8，步11和步13中。

首先，从三维位置座标P和在前面的计算过程中确定物体移动速度确定的可能移动区SP(参看图44)。假定来自第一红外摄相机103A的图像信号的图像鉴别所选取的两提出标记的屏幕位置座标是L1和L2，而来自第二红外摄相机103B图像信号的图像鉴别所选取的两个提出标记的屏幕位置座标是R1和R2。那么通过组合这些提出的标记点，就得出P(L1R1)，P(L1R2)，P(L2R1)，P(L2R2)4个计算出的三维座标。对于每个三维位置座标，确认其是否处在可能移动区SP之内，并考虑移动方向等的一致性，就可选出作为选择点的最佳点。在图43所示的例中，由于除点P(L2R1)外的3个点超出了可能移动区SP，故提出的标记点P(L2R1)被选为选择点。

如上所述，根据该实施例，通过将红外摄相机和彩色摄相机安装在转台上而构成两细摄相机装置。通过计算被跟踪物体的三维座标，该物体的位置可被高精度地检测，特别是当任何提出的标记不能被红外摄相机检测时，被跟踪物体的位置也能被高精度地检测。

在本实施例中，只有当提出的标记不能被红外摄相机检测时，才根据来自彩色摄相机的视频信号对被跟踪物体检测，但它并不限制n的范围。基于来自彩色摄相机的视频信号的物体检测可独立于基于红外摄相机的提出标记的检测进行，另外，选择点的确定可基于先于红外摄相机选取结果的彩色摄相机的选取结果进行。

如上所说，本发明的第一方面包括：一个有方向性的照明装置；一个用于改变该照明装置的照明方向的驱动装置；一个图像拍摄装置，用于在其图像拍摄方向与照明方向一起改变的同时在与照明方向一致的方向拍摄图像；一个图像鉴别装置用于根据来自图像拍摄装置的图像鉴别被照明目标，并确定被照明目标的座标；一个计算装置，用于根据图像鉴别装置中的被照明目标的移动量计算照明方向上的移动量；和一个控制装置，用于根据该计算装置的计算结果控制驱动装置的驱动。因此，这种配置也可有效地处理既无发射器又无类似部件的被照明目标。另外，不需在天花板上设置接收器等，这就改善了可操作性。再有，在初始设定阶段，照明装置的照明方向被可视地与图像鉴别装置的被照明目标的座标相吻合。这种配置可免去输入照明装置和图像拍摄装置的座标的需要，因此可节省劳力和工作时间。再有，通过在初始阶段输入照明装置和图像拍摄装置的座标的方法时，由于该照明装置和图像拍摄装置的安装位置的位移会在照明装置的照明方向上产生误差。不过，根据本发明，在初始设定阶段，照明装置的照明方向可视地与图像鉴别装置的被照明目标的座标吻合。因此，在工作时间中，安装位置的位移可被吸收，且使照明装置能以较高的精度跟踪被照明目标。

本发明的第二方面包括：一个有方向性的照明装置；一个用于改变照明装置照明方向的驱动装置；一个设置在照明空间中的图像拍摄装置，以便能在照明装置的照明空间中拍摄图像；一个图像鉴别装置，用于根据来自图像拍摄装置的图像鉴别被照明的目标，并确定被照明目标的座标；一个计算装置，用于根据图像鉴别装置中被照明目标的座标和在照明空间中照明装置与图像拍摄装置之间的位置关系，计算在照明方向上的移动量，和一个控制装置，用于根据计算装置的计算结果控制驱动装置的驱动。因此，这种配置也可控制设备，例如，一个经反射镜反射改变照明方向的灯具，它还可控制多个照明装置。另外，这种配置通过类似本发明第一方面地吸收照明装置和图像拍摄装置的安装位置偏移而使照明装置能较高的精度跟踪被照明目标。

本发明的第三方面包括：一个有方向性的照明装置；一个用以改变该照明装置照明方向的第一驱动装置；一个设置在照明空间内的图像拍摄装置，以便能在该照明装置的照明空间中拍摄图像；一个用以改变该图像拍摄装置的图像拍摄方向的第二驱动装置；一个用以储存该图像拍摄装置的图像拍摄方向的储存装置；一个图像鉴别装置，用以根据来自该图像拍摄装置的图像鉴别被照明目标，并确定被照明目标的座标；一个第二计算装置，用以根据图像鉴别装置中被照明目标的移动量计算第二驱动装置的移动量；一个第一计算装置，用于根据第二计算装置的计算结果，图像拍摄装置和照明空间中的照明装置的位置关系以及储存在储存装置中的图像拍摄装置的图像拍摄方向计算照明装置的照明方向上的移动量；一个第一控制装置，用于根据第一计算装置的计算结果控制第一驱动装置；和一个第二控制装置，用以根据第二计算装置的计算结果控制第二驱动装置。因此，这种配置可使非广角镜头用于图像拍摄装置，从而使远离的被照明目标被清晰地拍摄并易于进行图像鉴别。另外，这种配置通过类似本发明第一方面那样吸收照明装置和图像拍摄装置的安装位置偏差而以较高精度使照明装置跟踪被照明的目标。

本发明的第四方面包括多个图像拍摄装置，这样，第二计算装置根据多个图像拍摄装置的图像拍摄方向计算照明空间中被照明目标的三维座标。因此，即使当照明空间的底面不平时，这种配置也可正确捕获被照明目标。

另外，由于本发明的照明控制器按上述构成。根据本发明的第五方面，转动量计算部件根据被输入装置指定的显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间的相对距离计算对指定点散光照明的灯具的转动量，驱动部件根据该转动量转动该灯具。因此，即使当操作者处在照明位置附近，操作者也能随着观看显示图像上的照明位置确定该目标照明位置，且只要通过指定一次目标照明位置就可将该照明位置移到该目标照明位置。因此，这种配置产生的效果是，提供一种将照明工作加给操作者的消除了输入灯具和图像拍摄装置等等的安装位置的需要的，并基本不需为初始设定花费劳动的照明控制器。

根据本发明的第六方面，转动量计算部件根据被输入装置指定的显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间沿水平方向的相对距离计算用于散光照明该指定点的灯具绕平面轴的转动量；根据被输入装置指定的显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间沿垂直方向的相对距离计算用于散光照明该指定点的灯具绕倾斜轴的转动量，和根据该转动量该驱动部件转动该灯具。因此，即使当操作者位于该照明位置附近时，随着观看显示图像上的该照明位置，操作者可确定该目标照明位置，只要通过指定一次目标照明位置，照明位置就能被移到该目标照明位置。因此，这种配置产生的效果是，设置了一个将照明工作赋予操作者的照明控制器。

根据本发明的第七方面，图象拍摄装置平行于灯具的辐射光的光轴安装到灯具上，并与灯具一起转动。因此，除本发明的第五或第六方面的效果之外，这种结构的效果在于配置了这样一种照明控制器，它将照明工作加给操作者，不再需要输入灯具，图象拍摄装置等的安装位置，并不需要初始设定的大量劳动。

根据本发明的第八方面，除了本发明第五至第七方面的任一方面的效果外，转动量计算部件以规定的比例常数扩大被输入装置指定的显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间的相对距离，以便计算形成在图像拍摄装置中投影面上两点间的相对距离，进而根据该投影面上的相对距离和图像拍摄装置的焦距计算灯具绕轴的转动量。因此这种配置产生的效果是，照明控制器消除了输入灯具和图像拍摄装置等的安装位置的需要且基本不必花费劳力进行初始设定。

根据本发明的第九方面，除了本发明第八方面的效果之外，该常数计算部件以规定的转动量转动灯具，并根据转动前显示图像上照明空间的规定点的位置与转动后显示图像上该点位置间的相对距离以及规定的转动量计算该常数比例。因此，这种配置产生的效果是，可提供一个使操作者可以设定比例常数的照明控制器。

根据本发明的第十方面，除本发明第八或第九方面的效果外，焦距改变装置改变图像拍摄装置的焦距，并建立与该焦距对应的多个比例常数。因此，这种配置产生的效果是，可设置一个照明控制器，该照明控制器能够在增加焦距时，通过在窄范围内拍摄图像并将其显示在显示图像的整个范围内而精确地指定目标照明位置，和能够在减小焦距时，通过在宽范围拍摄图像并将其显示为显示图像而使操作者能随着在一个宽范围内观看该拍摄图像同时指定该目标照明位置。

根据本发明的第十一方面，除了本发明第九或第十方面的效果外，常数计算部件以规定的转动量转动该灯具，并要求操作者输入在转动前，被显示在显示图像的原点处的图像上的点，在转动后被显示的位置，并根据输入位置和显示图像原点间的相对距离和规定的转动量计算比例常数。因此，这种配置产生的效果是，可设置一个允许方便地设置比例常数且基本不需进行初始设定的照明控制器。

根据本发明的第十二方面，除去本发明第九或第十方面的效果之外，在显示图像的照明空间从显示图像转动之前，图像选取装置的包含规定点位置的规定区内选取一个图像，在转动之后，检索装置从显示图像选取的规定区内检索一个与图像近似的区域，以及在显示图像上的照明空间从显示图像上被检索区的位置转动后计算规定点的位置的转动后位置计算装置。因此，这种配置的效果是，可设置一个无需任何特殊操作而方便地设置比例常数且基本不需进行初始设定的照明控制器。

另外，由于上述结构的本发明的跟踪设备，根据本发明的第十三方面包括：一个用于在规定区域内拍摄图像的图像拍摄装置；一个标记检测装置，根据来自该图像拍摄装置的第一视频信号检测附加在被跟踪物体上的标记；一个跟踪物体设定装置，用于在来自图像拍摄装置的第二视频信号中设定包含被跟踪物体的区域作为跟踪物体区；一个特征值储存装置，用于储存由跟踪物体设定装置设定的跟踪物体区的特征值；一个物体选择装置、根据来自图像拍摄装置的第二视频信号计算与储存在特征值储存装置中被跟踪物体的特征值相关的相似性、并根据计算结果得出被跟踪物体的位置；和一个位置检测装置，用于在由标记检测装置和/或物体选取装置连续输入的视频信号中检测被跟踪物体的位置。使用这种配置，即使当标记可被检测时被跟踪物体的形状或颜色变化时，也能被稳定地跟踪被跟踪目标。当该标记不能被检测时，利用被跟踪物体的颜色、形状等的特征值对被跟踪物体跟踪。因此，这种配置产生的效果是，被跟踪物体可以确保高精度被连续地可靠跟踪。

根据本发明的第十四方面，且基于本发明的第十三方面，该标记由红外光发射器构成。该红外光发射器与视频信号同步发射。使用这种配置，该标记可不受来自非红外光发射器的红外光的干扰而稳定地被跟踪，因此这种配置产生的效果是，被跟踪物体可以高精度被跟踪。

按照基于本发明的第十三方面的本发明的第十五方面，当标记检测装置不能检测该标记时，位置检测装置使用物体选取装置。用这种配置，当标记被检测时，不需进行费时的物体选取，因此这种配置产生的效果是，被跟踪物体的位置的检测可高速进行。

基于本发明的第十三方面根据本发明的第十六方面，当标记检测装置检测多个提出的标记时，位置检测装置使用物体选取装置。使用这种配置，当只有一个标记被检测时，费时的物体选取不需进行。因此，这种配置产生的效果是，被跟踪物体的位置可以高速被检测，当存在多个提出的标记时，通过进行物体选取可改善跟踪的可靠性。

而且，基于本发明的第十三方面，根据本发明的第十七方面，位置检测装置利用被标记检测装置检测的提出标记的位置和物体选取装置的输出结果得出被跟踪物体的位置。因此，这种配置产生的结果是改善了跟踪可靠性。

而且，基于本发明的第十三方面，根据本发明的第十八方面，设置一个特征值更新装置，用于根据由位置检测装置检测的被跟踪物体位置更新储存在特征值储存装置中的特征值。因此，这种配置产生的效果是可改善跟踪的可靠性。

而且基于本发明第十三至第十八方面，且根据本发明的第十九方面，设置一个调整该图像拍摄装置的图像拍摄方向的图像拍摄方向调整装置，且该图像拍摄方向调整装置的图像拍摄方向根据位置检测装置的输出调整。因此，这种配置产生的效果是可在宽范围内跟踪被跟踪物体。

而且基于本发明第十三方面至第十九方面、且根据本发明第二十方面，与该图像拍摄装置分开设置的照明设备具有方向性并可改变其照明方向并接装一个照明控制装置用于根据位置检测装置检测的被跟踪物体的位置、控制该照明设备的照明方向，以便照明设备散光照明被跟踪目标。因此，这种配置产生的效果是被跟踪物体能被高精度地跟踪和确实地散光照明。

Claims (20)

1、自动跟踪照明设备包括：

一个有方向性的照明装置；一个用于改变所述照明装置的照明方向的驱动装置；一个图像拍摄装置，用于当拍摄方向随所述照明方向一起改变时，在与所述照明方向相同的方向上拍摄图像；一个图像鉴别装置，用于从来自所述图像拍摄装置的图像鉴别被照明目标，并确定所述被照明目标的座标；一个计算装置，用于根据所述图像鉴别装置中所述被照明目标的移动量计算所述照明方向的移动量；和一个控制装置，用于根据所述计算装置的计算结果控制所述驱动装置的驱动。

2、自动跟踪照明设备包括：

一个有方向性的照明装置；一个用于改变所述照明装置的照明方向的驱动装置；一个在照明空间中设置的图像拍摄装置以便能在所述照明装置的所述照明空间内拍摄图像；一个图像鉴别装置，用于从来自所述图像拍摄装置的图像鉴别被照明目标，并确定该被照明目标的座标；一个计算装置，用于根据所述图象鉴别装置中所述被照明目标的座标和在所述照明空间中所述照明装置与所述图像拍摄装置间的位置关系计算所述照明方向的移动量；和一个控制装置，用于根据所述计算装置的计算结果控制所述驱动装置的驱动。

3、自动跟踪照明设备包括：

一个有方向性的照明装置；一个第一驱动装置，用于改变所述照明装置的照明方向；一个设在照明空间中的图像拍摄装置，以便能在所述照明装置的所述照明空间内拍摄图像；一个第二驱动装置，用于改变所述图像拍摄装置的图像拍摄方向；一个储存装置，用于储存所述图像拍摄装置的图像拍摄方向；一个图像鉴别装置，用于从来自所述图像拍摄装置的图像鉴别被照明的目标，并确定所述被照明目标的座标；一个第二计算装置，用于根据所述图像鉴别装置中所述被照明目标的移动量计算所述第二驱动装置的移动量；一个第一计算装置，用于根据所述第二计算装置的计算结果，所述图像拍摄装置和所述照明空间中的所述照明装置的位置关系以及储存在所述储存装置中所述图像拍摄装置的图像拍摄方向计算在所述照明装置的照明方向上的移动量；一个第一控制装置，用于根据所述第一计算装置的计算结果控制所述的第一驱动装置；和一个第二控制装置，用于根据所述第二计算装置的计算结果控制所述的第二驱动装置。

4、如权利要求3所述的自动跟踪照明设备，其特征在于包括多个所述的图像拍摄装置，因此所述的第二计算装置根据所说多个图像拍摄装置的图像拍摄方向计算所述照明空间中所述被照明目标的三维座标。

5、一个照明控制器包括：

一个从光源发射光的灯具；一个使该灯具绕一个轴转动的驱动部件；一个可绕轴转动的图像拍摄装置，用于在图像拍摄区拍摄图像并输出图像，一个显示该图像的显示装置；和一个输入装置，用于指定显示在显示装置上的显示图像上的点，该照明控制器含有一个转动量计算部件，用于根据由输入装置指定的显示图像上的位置和该显示图像原点位置间的相对距离计算对该指定点散光照明的灯具的转动量；从而驱动部件根据该转动量转动该灯具。

6、一个照明控制器包括：

一个从光源发射光的灯具；一个绕平面轴和倾斜轴转动该灯具的驱动部件；一个能绕轴转动的图像拍摄装置，用于在图像拍摄区内拍摄图像并输出图像；一个用于显示该图像的显示装置；和一个输入装置，用在显示装置上显示的显示图像上指定一个点，该照明控制器含有一个转动量计算部件，用于根据被该输入装置指定的该显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间沿水平方向的相对距离计算对该指定点散光照明的灯具绕平面轴的转动量和根据该输入装置指定的该显示图像上的位置与该显示图像原点位置之间沿垂直方向的相对距离计算对该指定点散光照明的灯具绕倾斜轴的转动量；从而驱动部件根据该转动量转动灯具。

7、一个如权利要求5或6的照明控制器，其特征在于所述的图像拍摄装置平行于该灯具的发光光轴而安装到该灯具上并与该灯具一起转动。

8、一个如权利要求5至7的任何一个中的照明控制器，其特征在于所述的转动量计算部件以规定的比例常数增大被输入装置指定的该显示图像上的位置与该显示图像原点位置间的相对距离以便计算该图像拍摄装置中形成的投影面内两点间的相对距离，进而根据该投影面内的相对距离和该图像拍摄装置的焦距计算该图像拍摄装置的转动量；并计算该灯具的转动量。

9、一个如权利要求8的照明控制器，其特征在于设置一个常数计算部件用于根据在转动前在该显示图像上该照明空间的规定点的位置与在转动后在该显示图像上规定点的位置之间的相对距离的特定的转动量转动该图像拍摄装置而计算所述的比例常数和所述的特定转动量。

10、一个如权利要求8或9的照明控制器，其特征在于设置一个改变所述图像拍摄装置的焦距的焦距改变装置，对应于改变的焦距而设定多个比例常数。

11、一个如权利要求9或10的照明控制器，其特征在于在该显示图像上所说的照明空间的转动之后，操作者用该输入装置输入该规定的位置。

12、一个如权利要求9或10的照明控制器，其特征在于包括：一个图像选取装置，用于在该显示图像上的照明空间转动之前从该显示图像选取一个含规定点位置的规定区内图像；一个检索装置，用于在转动之后从显示图像选取的所述规定区内检索与该图像近似的区域；和一个转动后位置计算装置，用于在该显示图像上的照明空间转动后从该显示图像上的检索区的位置计算该规定点的位置。

13、一个跟踪设备，包括：

一个在规定区内拍摄图像的图像拍摄装置；一个标记检测装置，用于根据来自所说图像拍摄装置的第一视频信号检测附加在被跟踪物体上的标记；一个跟踪物体设定装置，用于在来自所述图像拍摄装置的第二视频信号中设定一个含被跟踪物体的区作为跟踪物体区；一个特征值储存装置，用于储存由所述跟踪物体设定装置设定的跟踪物体区的特征值；一个物体选取装置，用于根据来自所说图像拍摄装置的第二视频信号计算与储存在所说特征值储存装置中被跟踪物体特征值相关的相似性，并根据一个计算结果得出被跟踪物体存在的位置；和位置检测装置，用于利用所说标记检测装置和/或所说的物体选取装置在连续输入的视频信号中检测被跟踪物体的位置。

14、一个如权利要求13的跟踪设备，其特征在于该标记由红外光发射器提供，所说的红外光发射器与该视频信号同步发射。

15、一个如权利要求13的跟踪设备，其特征在于当该标记检测装置不能检测该标记时，位置检测装置使用物体选取装置。

16、一个如权利要求13的跟踪设备，其特征在于当该标记检测装置检测多个提出的标记时，该位置检测装置使用该物体选取装置。

17、一个如权利要求13的跟踪设备，其特征在于位置检测装置利用被标记检测装置检测的提出标记的位置和物体选取装置的输出结果得出被跟踪物体的位置。

18、一个如权利要求13的跟踪设备，其特征在于设置一个特征值修改装置，用于根据被该位置检测装置检测的被跟踪物体的位置修改储存在特征值储存装置中的特征值

19、一个如权利要求13至18任一项的跟踪设备，其特征在于设置一个图像拍摄方向调整装置用于调整图像拍摄装置的图像拍摄方向，所述图像拍摄方向调整装置的图像拍摄方向根据该位置检测装置的输出而调整。

20、一个如权利要求13至19任一项的跟踪设备，其特征在于与该图像拍摄装置分开设置的照明设备具有方向性并能改变其照明方向，和一个根据该位置检测装置检测的被跟踪物体的位置控制该照明设备照明方向的照明控制装置，从而使照明设备散光照明被跟踪物体。

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